專利名稱:一種電子電器設(shè)備的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種通信方法,尤其是聲波無線通信。
背景技術(shù):
本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法,適用于各種電子電器設(shè)備與手機、平板電腦等帶揚聲器和MIC的智能終端以無線方式聯(lián)機通信,或在兩臺手機、電腦之間的無線通信。目前,電子電器設(shè)備如果需要與手機或電腦無線聯(lián)機,必須以無線射頻方式,將本設(shè)備的信息傳送到中央控制器或路由器或UKey、數(shù)據(jù)采集器等信息交換器,由信息交換器作為中轉(zhuǎn)設(shè)備連接到手機、電腦或以太網(wǎng)。采用射頻方式通信,需要發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都配有相同頻率、相同通訊協(xié)議的射頻通信電路。各國家對射頻無線頻率有不同的標準,如:北美地區(qū)采用315MHz/915MHz,歐洲地區(qū)采用433MHz/868MHz、世界各地通用頻率2.4GHz等。此外,射頻通信協(xié)議也有不同的標準,如基于IEEE802.15.4標準的Zigbee、Zwave、AplusWave協(xié)議或自定義的通訊協(xié)議。射頻無線通信適用·于大于3M的遠距離通信,對需要近距離通信的場合,如電子錢包或?qū)τ谛枰苯优c手機、電腦等智能終端設(shè)備通信的電子電器設(shè)備,不適合采用射頻無線通信方式。在近距離無線通訊中,基于RFID技術(shù)衍生出的NFC (Near Field Communication近距離無線通信技術(shù))已逐步應(yīng)用到手機支付(電子錢包),某些品牌的手機通過內(nèi)部植入RFID芯片,只需像刷公交卡一樣把手機往專用的電子電器設(shè)備上一刷,就能實現(xiàn)支付。這種基于RFID技術(shù)的NFC通信,需要在手機上額外增加RFID芯片,或采用專用的SIM卡,只適用于手機與專用讀寫器之間的通信,而不能在普通的電子電器設(shè)備與手機或手機與手機之間實現(xiàn)無線通信。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的在于提供一種電子電器設(shè)備與手機、電腦等智能終端設(shè)備通過無線通信直接聯(lián)機的方法,或手機與手機等智能終端設(shè)備之間通過無線通信直接聯(lián)機的方法。主要解決手機、電腦等智能終端設(shè)備必須要安裝硬件射頻通信電路或必須要通過中央控制器、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等中轉(zhuǎn)設(shè)備才可以與其它電子電器設(shè)備通信的問題。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:用二個或二個以上不同的聲波載頻分別代表不同的碼元,通過聲波通信電路對接收到的聲波進行解碼和/或?qū)Πl(fā)出的聲波進行編碼,單向接收或雙向收發(fā)特定編碼格式及特定頻率的聲波,進行數(shù)據(jù)通信,聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。所述的碼元,其特征是:代表每個碼元的聲波載頻是固定的聲波頻率;或代表每個碼元的聲波載頻根據(jù)軟件控制可以采用不同的頻率。所述的聲波載頻,其特征是:兩個不同頻率的聲波載頻在載頻f a向載頻fb切換時,由載頻f a逐步增加/降低到載頻f b,兩個不同聲波載頻連續(xù)漸變切換;或兩個不同頻率的聲波載頻在載頻f a向載頻f b切換時,由載頻f a直接切換為載頻f b。一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:由4個聲波載頻兩兩順序排列組成一個碼元,每個碼元分別對應(yīng)一個十六進制(Tf中的數(shù)字;
一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:有4個聲波載頻,每個聲波載頻作為一個碼元,每個碼元分別對應(yīng)一個2bits的二進制數(shù),分別為00、01、
IOUlo一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:用2個聲波載頻,每個聲波頻率作為一個碼元,分別代表二進制數(shù)O和I。一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:一條指令一次性發(fā)送完成,不可分段發(fā)送;或一條長字節(jié)數(shù)的指令可拆分為幾組分段數(shù)據(jù)順序發(fā)送,發(fā)送設(shè)備發(fā)出一組分段數(shù)據(jù)后,等待接收設(shè)備反饋的確認信號,收到接收設(shè)備反饋的確認信號后,發(fā)送設(shè)備再發(fā)送下一組分段數(shù)據(jù),依此方法直到該條指令所有字節(jié)全部發(fā)送完成。一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:數(shù)據(jù)通信格式包含:起始同步碼(Start Sync)、數(shù)據(jù)長度(Datalength)、引導(dǎo)頭(Header)、設(shè)備號(Serial ID)、命令碼(Payload)、校驗碼(Checksum)、結(jié)束標志(Stop Sync)。所述的數(shù)據(jù)長度,其特征是:數(shù)據(jù)長度是可變的,不同的指令有其對應(yīng)的數(shù)據(jù)長度。
一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:數(shù)據(jù)通信采用加密算法,對數(shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼加密傳送;或?qū)?shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼中的部分數(shù)據(jù)加密傳送;或所有數(shù)據(jù)不加密,采用透明方式傳送。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù),具有以下創(chuàng)新點:
1.采用聲波無線通信方式,將聲波作為無線載波,并對聲波進行編碼和解碼,實現(xiàn)短距離無線傳輸。2.在電子電器設(shè)備中配有聲波通信電路,可以單向接收或雙向收發(fā)具有特定編碼格式的聲波,并對其進行解碼或編解碼。3.在手機或平板電腦或電腦等智能終端設(shè)備中安裝控制軟件,該軟件具有聲波編解碼控制程序,通過手機或電腦等設(shè)備的MIC和揚聲器,接收和發(fā)送特定編碼格式的聲波。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù),具有以下顯著優(yōu)點:
1.電子電器設(shè)備可以直接與手機或電腦等智能終端設(shè)備聯(lián)機,不需要其它中間設(shè)備的轉(zhuǎn)接,如信息交換器(路由器、UKey、數(shù)據(jù)采集器等)。2.手機或電腦等智能終端設(shè)備不需要安裝其它硬件電路,如RFID芯片、射頻通信電路等即可直接與電子電器設(shè)備聯(lián)機。3.可以用手機、電腦、平板電腦等智能終端設(shè)備代替專用中央控制器,不僅節(jié)約了電子電器設(shè)備的成本,而且大大增強了電子設(shè)備可實現(xiàn)的功能及人機交互的便利性。4.只要更新裝載在手機或電腦等智能終端設(shè)備中的控制軟件,不需要重新設(shè)計產(chǎn)品,即可實現(xiàn)新功能或改進原有功能,使產(chǎn)品更具競爭力。
圖1是聲波雙向通信方法示意圖。圖2是聲波單向通信方法示意圖。圖3是本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域說明圖。圖4是二進制碼元的聲波頻移鍵控(FSK)通信波形示意圖。圖5是二進制碼元采用不同聲波載頻頻率示例圖。圖6是由4個載頻兩兩按照先后順序排列組成一個碼元波形圖。圖7是由4個聲波頻率兩兩組成一個十六進制碼元表。圖8是 采用4個載頻分別代表一個2bits 二進制數(shù)的頻率-碼元示意圖。圖9是基于4個聲波載頻的在不同通信狀況下,載波頻率不例表。圖10為2個聲波載頻切換波形示意圖。圖11是2個不同載頻直接切換工作示意圖。圖12是一種數(shù)據(jù)通信格式示意圖。
具體實施例方式通過以下實施例的說明將有助于理解本發(fā)明,但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明采用聲波通信的方法如圖1所示,手機、電腦、平板電腦等智能終端設(shè)備與電子電器設(shè)備通過聲波進行無線數(shù)據(jù)通信。聲波頻率采用音頻20-20KHZ和大于20KHz的超聲波頻率,其中,主要采用5KHz 25KHz的聲波頻率。在特定的聲波通信協(xié)議中,采用一個或多個不同的聲波頻率作為載波,按照特定的編碼格式,進行數(shù)據(jù)通信。用戶在手機、平板電腦等智能終端設(shè)備上的設(shè)置信息通過控制軟件轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)指令,按照特定的聲波通信協(xié)議格式,對聲波進行編碼,通過聲波發(fā)送電路將以特定聲波頻率為載波的指令發(fā)送給電子電器設(shè)備。 電子電器設(shè)備的聲波通信電路通過聲波接收電路接收到聲波指令后,對其進行解碼,獲得符合相同聲波通信協(xié)議的指令,并將指令傳送給控制芯片(MCU),控制芯片根據(jù)收到的指令在顯示電路上顯示相應(yīng)信息或通過輸出控制電路控制相應(yīng)輸出,如電壓、電流或波形輸出或通過數(shù)據(jù)通信接口(USB、RS232、SP1、UART、以太網(wǎng)接口)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給電子電器設(shè)備所連接的其它設(shè)備(如電腦、服務(wù)器等)。當電子電器設(shè)備需要將信息傳送給手機等智能終端設(shè)備時,控制芯片將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)指令傳給聲波通信電路,按照特定的聲波通信協(xié)議格式,通過聲波通信電路進行編碼,轉(zhuǎn)換為聲波信號,通過聲波發(fā)送電路將指令發(fā)送給手機或平板電腦等智能終端設(shè)備。手機、電腦等智能終端設(shè)備通過聲波接收電路接收到聲波指令后,由控制軟件對接收到的聲波進行解碼,獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)指令,在控制軟件中對該指令進行相關(guān)處理。以上是聲波雙向通信的方法說明,如圖1所示。采用聲波雙向通信的方法,信息可以在手機、平板電腦等智能終端設(shè)備與電子電器設(shè)備之間進行雙向通信,該方法可以有效解決通信過程中的數(shù)據(jù)丟失或誤碼問題。如果考慮到電子電器設(shè)備的成本,也可以采用聲波單向通信的方式,如圖2所示。在圖2中,電子電器設(shè)備的聲波通信電路中只有聲波單向接收,沒有聲波發(fā)送功能。聲波通信電路通過聲波接收電路接收到聲波指令后,對其進行解碼,獲得符合相同通信協(xié)議的指令,并將指令傳送給控制芯片(MCU),控制芯片根據(jù)收到的指令在顯示電路上顯示相應(yīng)信息或通過輸出控制電路控制相應(yīng)輸出,如電壓、電流或波形輸出或通過數(shù)據(jù)通信接口(USB、RS232、SP1、UART、以太網(wǎng)接口)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給電子電器設(shè)備所連接的其它設(shè)備(如電腦、月艮務(wù)器等)。采用圖2所示的聲波單向通信方式,手機、電腦等智能終端設(shè)備上的信息單向傳送給電子電器設(shè)備,不能獲取電子電器設(shè)備的狀態(tài)信息,該方法適用于對成本要求較高或?qū)δ芤筝^低的產(chǎn)品中。本發(fā)明中,電子電器設(shè)備除了可以通過聲波與手機、電腦等智能終端設(shè)備通信外,也可以根據(jù)產(chǎn)品需要,在兩個電子電器設(shè)備之間互相通信;或在兩個手機、電腦等智能終端設(shè)備之間互相通信,如圖3所示。圖4是二進制碼元的聲波頻移鍵控(FSK)通信波形示意圖。在圖4中,在時間周期T內(nèi)采用不同載波頻率fl和f2分別代表二進制碼元O和1,在二進制碼元狀態(tài)轉(zhuǎn)換(O — I或I — O)時,輸出的聲波載頻對應(yīng)變化(fI — f2或f2 — Π)
在本發(fā)明所提出的聲波通信方案中,代表每個碼元的聲波載頻可以是固定的聲波頻率。在圖4所示的二進制碼元0,I分別對應(yīng)載波頻率fl和f2,fl和f2是固定的頻率,例如Π=18ΚΗζ和f2=20KHz。在進行數(shù)據(jù)通信時,載波頻率Π和f2保持不變。在本發(fā)明所提出的聲波通信方案中,代表每個碼元的聲波載頻也可以根據(jù)實際通信狀況由軟件自動選擇不同的聲波頻率。在圖4所示的二進制碼元0,I分別對應(yīng)載波頻率f I和f2,在通信狀況良好時,載頻f I和f2采用較高頻率,例如f l=18KHz代表碼元0,f2=20KHz代表碼元I ;在通信狀況較差時,載頻Π和f2采用較低頻率,例如Π=8ΚΗζ代表碼元O, f2=10KHz代表碼元I,如圖5所示。同一個碼元選擇不同的聲波載頻來表示,可以由軟件根據(jù)實際通信 狀況自動選擇或由用戶在控制軟件上主動選擇。本發(fā)明所提出的聲波通信方案,聲波通信也可以采用2個頻率代表一個碼元的方式,如圖6所示。在圖6中,采用4個不同的頻率fl、f2、f3、f4作為聲波載頻,每兩個載頻順序排列組成一個碼元。在一個碼元時間長度T內(nèi),兩個載頻fa和fb各占Ta和Tb時間長度,T=Ta+Tb,Ta和Tb可以相等也可以不等。圖6中fa和fb分別代表f 1、f2、f3、f4中的任意一個頻率,在一個碼元時間長度T內(nèi),fa和fb順序輸出,各占Ta和Tb時間長度,代表一個碼兀。圖7是由4個聲波載頻兩兩組成一個十六進制碼元表。圖7中,4個聲波頻率兩兩配對,并按照組合的先后順序的不同,分別代表十六進制數(shù)0>。本發(fā)明所提出的聲波通信方案,聲波通信也可以采用4個不同的頻率fl、f2、f3、f4作為聲波載頻,在時間周期T內(nèi),采用每個聲波載頻作為一個碼元,每個碼元分別對應(yīng)一個2bits的二進制數(shù),分別為00、01、10、11,如圖8所示。在本發(fā)明所提出的采用4個頻率作為聲波載頻的通信方案中,不論是兩個載頻組合代表一個十六進制數(shù)((Tf)還是用一個載頻代表一個2bits的二進制數(shù)(οο、οι、ιο、11),每個碼元的聲波載頻可以是固定的聲波頻率,例如fl=17KHz、f2=18KHz、f3=19KHz、f4=20KHzo在進行數(shù)據(jù)通信時,載波頻率f1、f2、f3和f4保持不變。在本發(fā)明所提出的采用4個頻率作為聲波載頻的通信方案中,不論是兩個載頻組合代表一個十六進制數(shù)((Tf)還是用一個載頻代表一個2bits的二進制數(shù)(οο、οι、ιο、11),每個碼元的聲波載頻也可以根據(jù)實際通信狀況由軟件自動選擇不同的聲波頻率。在通信狀況良好時,載頻fl、f2 f3和f4采用較高頻率,例如fl=17KHz、f2=18KHz、f3=19KHz、f4=20KHzo在通信狀況較差時,載頻fl、f2 f3和f4采用較低頻率,例如f l=7KHz、f2=8KHz、f3=9KHz> f4=IOKHzο如圖9所示。同一個碼元選擇不同的聲波載頻來表示,可以由軟件根據(jù)實際通信狀況自動選擇或由用戶在控制軟件上主動選擇。在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,兩個不同頻率的聲波載頻在載頻f a向載頻f b切換時,由載頻f a逐步增加/降低到載頻f b,兩個不同聲波載頻連續(xù)漸變切換。圖10為2個聲波載頻切換波形示意圖。在聲波載頻f a向載頻f b切換時,在傳送載頻fa時間周期T內(nèi),fa實際傳輸時間為Tl,在周期T的剩余時間T2 (T2=T_T1)內(nèi),由載頻f a逐步增加/降低到載頻f b,如圖10中,fa頻率按fsl、fs2、…fsn逐步變化為fb。在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,兩個不同頻率的聲波載頻在載頻f a向載頻f b切換時,也可以由載頻f a直接切換為載頻f b,如圖11所示。在每個時間周期T內(nèi)只有I個頻率,從載頻f a切換為載頻f b直接切換,沒有中間頻率過渡。在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,數(shù)據(jù)通信格式包含:起始同步碼(StartSync)、數(shù)據(jù)長度(Datalength)、引導(dǎo)頭(Header)、設(shè)備號(Serial ID)、命令碼(Payload)、校驗碼(Checksum)、結(jié)束標志(Stop Sync)。起始同步碼(Start Sync)在指令開始傳送時最先發(fā)送,用于通知接收設(shè)備準備接收指令。結(jié)束標志(Stop Sync)在本條指令或本條分組數(shù)據(jù)的最后發(fā)送,表示本次發(fā)送結(jié)束。數(shù)據(jù)長度(Datalength)、引導(dǎo)頭(Header)、設(shè)備號(Serial ID)、命令碼(Payload)、校驗碼(Checksum)在指令中的位置可以自由排列。圖12是一種數(shù)據(jù)通信格式示意圖。在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,每條指令傳送的數(shù)據(jù),根據(jù)指令內(nèi)容及待傳送數(shù)據(jù)不同,數(shù)據(jù)長度是可變的,不同的指令有其對應(yīng)的數(shù)據(jù)長度。比如,傳送時間信號,數(shù)據(jù)包含年、月、日、時、分、秒,數(shù)據(jù)較長;而傳送設(shè)備開關(guān)信號,只需要傳送ON或OFF信號,數(shù)據(jù)較短。`在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,應(yīng)用在手機支付等對安全性要求較高的場合,數(shù)據(jù)通信可以采用加密算法,對數(shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼加密傳送;或?qū)?shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼中的部分數(shù)據(jù)加密傳送。而在家庭用電子電器設(shè)備控制等對安全性要求場合,所有數(shù)據(jù)可以不加密,采用透明方式傳送。在本發(fā)明所提出的聲波無線通信方法中,一條指令一次性發(fā)送完成,不可分段發(fā)送;或一條長字節(jié)數(shù)的指令可拆分為幾組分段數(shù)據(jù)順序發(fā)送,發(fā)送設(shè)備發(fā)出一組分段數(shù)據(jù)后,等待接收設(shè)備反饋的確認信號,如果收到接收設(shè)備反饋的信號為接收成功信號,則發(fā)送設(shè)備再發(fā)送下一組分段數(shù)據(jù),如果收到接收設(shè)備反饋的信號為接收錯誤信號,則重復(fù)發(fā)上一次分段數(shù)據(jù),依此方法直到該條指令所有字節(jié)全部發(fā)送完成。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做了說明,但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍,本發(fā)明的保護范圍由隨附的權(quán)利要求書限定,任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:用二個或二個以上不同的聲波載頻分別代表不同的碼元,通過聲波通信電路對接收到的聲波進行解碼和/或?qū)Πl(fā)出的聲波進行編碼,單向接收或雙向收發(fā)特定編碼格式及特定頻率的聲波,進行數(shù)據(jù)通信,聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碼元,其特征是:代表每個碼元的聲波載頻是固定的聲波頻率;或代表每個碼元的聲波載頻根據(jù)軟件控制可以采用不同的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波載頻,其特征是:兩個不同頻率的聲波載頻在載頻fa向載頻f b切換時,由載頻f a逐步增加/降低到載頻f b,兩個不同聲波載頻連續(xù)漸變切換;或兩個不同頻率的聲波載頻在載頻f a向載頻f b切換時,由載頻f a直接切換為載頻f bo
4.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:由4個聲波載頻兩兩順序排列組成一個碼元,每個碼元分別對應(yīng)一個十六進制(Tf中的數(shù)字。
5.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:有4個聲波載頻,每個聲波載頻作為一個碼元,每個碼元分別對應(yīng)一個2bits的二進制數(shù),分別為00、OIUOU1
6.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:用2個聲波載頻,每個聲波頻率作為一個碼元,分別代表二進制數(shù)O和I。
7.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:一條指令一次性發(fā)送完成,不可分段發(fā)送;或一條長字節(jié)數(shù)的指令可拆分為幾組分段數(shù)據(jù)順序發(fā)送,發(fā)送設(shè)備發(fā)出一組分段數(shù)據(jù)后,等待接收設(shè)備反饋的確認信號,收到接收設(shè)備反饋的確認信號后,發(fā)送設(shè)備再發(fā)送下一組分段數(shù)據(jù),依此方法直到該條指令所有字節(jié)全部發(fā)送完成。
8.一種電子電器設(shè)備的通`信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:數(shù)據(jù)通信格式包含:起始同步碼(Start Sync)、數(shù)據(jù)長度(Datalength)、引導(dǎo)頭(Header)、設(shè)備號(Serial ID)、命令碼(Payload)、校驗碼(Checksum)、結(jié)束標志(Stop Sync)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)長度,其特征是:數(shù)據(jù)長度是可變的,不同的指令有其對應(yīng)的數(shù)據(jù)長度。
10.一種電子電器設(shè)備的通信方法,采用聲波頻移鍵控通信方式,其特征是:數(shù)據(jù)通信采用加密算法,對數(shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼加密傳送;或?qū)?shù)據(jù)長度、引導(dǎo)頭、設(shè)備號、命令碼、校驗碼中的部分數(shù)據(jù)加密傳送;或所有數(shù)據(jù)不加密,采用透明方式傳送。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信方法,尤其是聲波無線通信。本發(fā)明提供了一種電子電器設(shè)備與手機、電腦等智能終端設(shè)備通過聲波無線通信直接聯(lián)機的方法,或手機與電腦等智能終端設(shè)備之間通過聲波無線通信直接聯(lián)機的方法。主要解決手機、電腦等智能終端設(shè)備必須要安裝硬件射頻通信電路或必須要通過中央控制器、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等中轉(zhuǎn)設(shè)備才可以與其它電子電器設(shè)備通信的問題。
文檔編號H04B11/00GK103248434SQ201210031419
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者陳勇, 李勤 申請人:上海愛加科技有限公司